Šta je piroliza? Kakav je njen značaj za savremenu hemijsku industriju? Hajde da zajedno razmotrimo ovo pitanje.
O pirolizi ugljovodonika
Dakle, šta je piroliza? Definicija ovog procesa uključuje termičku razgradnju organskog jedinjenja bez prisustva kiseonika. Takvom raspadanju su izloženi naftni proizvodi, ugalj, drvo. Nakon završenog procesa nastaje sintezni gas, kao i ostali krajnji proizvodi.
Funkcije procesa
Reakcija pirolize se izvodi na temperaturi od 800 do 900 stepeni. Upravo se ovaj proces smatra glavnom opcijom za stvaranje etilena. Ovaj nezasićeni ugljovodonik je važna sirovina za proizvodnju različitih organskih jedinjenja: benzen, divinil, propilen.
Piroliza drveta
Raspravljajući oko toga šta je piroliza, napominjemo da je po prvi put ovu hemijsku tehnologiju za preradu naftnih i gasnih sirovina patentirao A. A. Letny 1877. godine. Šta je piroliza drveta? Ova reakcija se odvija na temperaturi od oko 500 stepeni. Povezan je sa stvaranjem tako važnih komponenti hemijske proizvodnje kao što su octena kiselina, drveni ugalj, smola,aceton. S obzirom da je naša zemlja "ostava" šuma, u Rusiji rade velike fabrike za proces pirolize drveta.
Piroliza smeća
Piroliza otpada je poseban projekat vezan za uništavanje kućnog otpada. Složenost pirolize plastike, guma, raznog organskog otpada je zbog činjenice da se pretpostavlja drugačija tehnologija, koja se značajno razlikuje od procesa prerade drugih čvrstih materijala.
Mnogi otpad sadrži sumpor, hlor, fosfor, koji nakon oksidacije (formiranje oksida) dobijaju svojstva isparljivosti. Proizvodi pirolize predstavljaju prijetnju okolišu.
Kada hlor stupi u interakciju sa organskim supstancama koje nastaju nakon završetka procesa razgradnje, oslobađaju se jaka toksična jedinjenja kao što su dioksini. Da bi se takvi proizvodi uhvatili iz emitiranog dima, potrebna je posebna jedinica za pirolizu. Takav postupak uključuje značajne materijalne troškove.
Za evropske zemlje, problem recikliranja starih automobilskih guma, gumenih dijelova koji su odradili svoj vijek trajanja je od velike ekološke važnosti. Zbog činjenice da su prirodne naftne sirovine nezamjenjiva vrsta minerala, potrebno je maksimalno iskoristiti sekundarne resurse.
Od kućnog i građevinskog otpada možete dobiti ogromnu količinu raznih supstanci organskog i anorganskog sastava, tako da je veoma važno razvijatiova industrija.
Polimeri i automobilske gume su odlične vrijedne sirovine. Nakon njegove obrade niskotemperaturnom pirolizom moguće je dobiti tečne frakcije zasićenih ugljovodonika (sintetičko ulje), zapaljivog gasa, ugljičnog ostatka i metalne vrpce. Spaljivanjem tone gumenih guma u atmosferu se oslobađa oko 270 kg čađi, kao i oko 450 kg otrovnih gasovitih materija.
Syngas
Ovo je mješavina vodonika i ugljičnog monoksida (2). U industrijskim količinama, dobija se parnim reformingom metana, gasifikacijom uglja, oksidacijom metana i preradom organskog otpada. Ovisno o tehnologiji koja se koristi za proizvodnju sintetskog plina, omjer ugljičnog monoksida i vodonika u njemu može varirati od 1:1 do 1:3.
Među glavnim područjima primjene ove sirovine posebno mjesto zauzima proizvodnja metanola, kao i Fischer-Tropsch sinteza. Podrazumijeva se kao hemijska reakcija koja se javlja u prisustvu katalizatora. Sastoji se od pretvaranja ugljičnog monoksida i vodika u razne tekuće ugljovodonike. U osnovi, kob alt i željezo su odabrani kao katalizatori (akceleratori) za ovu interakciju.
Specifičnost ovog procesa je mogućnost proizvodnje sintetičkih materijala za upotrebu u obliku sintetičkog ulja za podmazivanje ili goriva.
Primanje podataka
Kako izgleda hemija reakcije? Hajde da pokušamo da saznamo šta je to. Definicija pirolize je razmatrana gore, a sada se zadržimo na karakteristikama kemijskog procesa. Fischer-Tropsch metoda uključuje interakciju metana s kisikom. Produkti reakcije su ugljični monoksid i vodonik. Kao rezultat reakcije, dobivamo ugljikovodike niza alkana i vodene pare. Rezultirajući proizvodi ugljovodonika nakon prečišćavanja se koriste za stvaranje sintetičkog ulja.
Značenje pirolize
Ugljični monoksid i plin vodonik nastaju djelomičnom oksidacijom drvnog goriva i uglja. Značaj takvog procesa leži u stvaranju vodonika ili tekućih ugljovodonika iz čvrstih sirovina (ugljovodonični otpad ili ugalj).
U neoksidativnoj pirolizi čvrstog otpada, sintetski gas se trenutno proizvodi u hemijskoj industriji. Neki od njih se također koriste u obliku goriva za automobile, bez daljnje obrade Fischer-Tropsch reakcijom. Ako je potrebno koristiti tečna goriva slična parafinima i mazivima, koristi se pojednostavljena hemijska tehnologija.
Ako je potrebno povećati količinu proizvedenog vodonika, promjenom zapremine vodene pare, kemijska ravnoteža se pomjera u ovoj jednačini. U ovom slučaju, nakon što je interakcija završena, formiraju se vodonik i ugljični dioksid.
Poboljšanje tehnologije
Nakon otkrića koje su 1920. godine napravili njemački istraživači Hans Tropsch i Franz Fischer, tehnologija je više puta modernizirana i poboljšana. Postepeno kvantitetSintetičko gorivo nastalo pirolizom dostiglo je 124.000 barela dnevno u Njemačkoj. Takav pokazatelj postojao je 1944.
Modernost
Danas postoje dvije velike kompanije koje koriste Fischer-Tropsch proces u svojoj tehnologiji. Većina dizel goriva u Južnoj Africi proizvodi se pirolizom, nakon čega slijedi oksidacija produkata formiranja.
Ova hemijska tehnologija je privukla posebnu pažnju nakon što su naučnici počeli da traže načine za proizvodnju dizel materija sa niskim sadržajem sumpora koje bi mogle da izazovu minimalnu štetu po životnu sredinu. Na primjer, američke kompanije trenutno biraju koks ili ugalj kao sirovinu, proizvodeći tečne ugljovodonike visokog kvaliteta.
Uprkos činjenici da je proces pirolize zrela tehnologija koja se može koristiti u velikim razmjerima, povezan je s prilično visokim materijalnim troškovima za popravku i rad postrojenja. Za mnoge proizvođače ovo je odvraćajući faktor, jer postoji trend pada svjetskih cijena nafte.
Zaključak
Svjetske rezerve uglja su prilično velike. Mogu se koristiti kao izvor goriva zbog značajnog iscrpljivanja ulja. Analitičari koji se bave naftnom i plinskom industrijom uvjereni su da se pirolizom mogu proizvesti visokokvalitetni ugljikovodici. Napominju da dobijeno gorivo ne samo da ima veće ekološke performanse u odnosu na naftno gorivo, već je i prilično prihvatljivo za potrošače.po rangu cijena. U slučaju kombinacije Fischer-Tropsch sinteze i gasifikacije biomase, možemo govoriti o obećavajućem načinu proizvodnje obnovljive verzije automobilskog goriva.
Sintetička sirovina, dobijena pirolizom uglja, konkurentna je samo ako je cijena nafte veća od 40 dolara po barelu. Proizvodnja takve mješavine ugljovodonika zahtijeva ulaganja u rasponu od sedam do devet milijardi dolara za osamdeset hiljada barela sintetičkog goriva. Tehnologije povezane s procesom pirolize ekolozi su prepoznali kao jednu od najsigurnijih za okoliš. Zbog toga posljednjih godina mnoge razvijene zemlje posvećuju veliku pažnju razvoju novih metoda za proizvodnju ugljikovodičnih goriva, što bi im omogućilo da se odmaknu od tradicionalnih naftnih sirovina. Zahvaljujući inovacijama i unapređenju tehnološkog lanca, proces pirolize je postao znatno jeftiniji i pristupačniji za dobijanje visokokvalitetnih tečnih ugljovodonika. Obrazovani proizvodi se koriste ne samo kao gorivo, već i za stvaranje raznih organskih supstanci.
